熱的に改善されたディールス-アルダー反応

ダイルス・アルダー反応は、原子炭素結合を形成しなければならない化学合成に広く使用されています。超音波処理とその超音波化学効果は、運転と高い収率をもたらすDiels-Alder反応を促進する際に非常に効果的です, 大幅に反応時間を短縮し、同時に環境に優しい緑の化学の一部であります.

グリーンケミストリーに対するソノ化学的に強化されたディールス-アルダー反応

ディールス・アルダー反応は、炭素原子間の結合が形成される化学反応である。ディールスアルダー反応は、熱許容[4+2]サイクロ付加として分類されます[_π4_S + _π2_S].超音波支援有機合成は、反応速度、収量、および反応の選択性を高める緑で効率的な合成ルートであるため、超音波処理は、実験室や工業生産で広く使用されるシンプルで信頼性の高い技術です。多くの場合、ソノ化学的に推進されたルートは、それ以外の場合は温度と圧力の抜本的な条件を必要とする周囲の条件で有機的な変換を促進し、エネルギーコストを節約し、化学合成をセーバー手順に変えるのに役立ちます。

深いユーテクティック溶媒を用いた超音波ダイルアルダー反応

深いユーテク酸(DES)は、ルイスまたはブレンステッド酸および、ユーテク混合物を形成する塩基の溶液である。深い好溶媒は可燃性ではない、低い蒸気圧力および毒性を有し、多くの場合、天然化合物から作られるので、それらは、より節約、より環境に優しい溶媒の代替である。超音波と深いユーテクの溶媒は相乗的に一緒に働くことを知られているので、化学合成だけでなく、超音波抽出にも使用されます。深いエシテク溶媒の使用は、超音波促進ディールスアルダー反応にも有益です。例えば、超音波処理は、従来の加熱および超音波活性化の両方の下で深い好酸溶媒(DES)でジエンの性質を変化させる、ジエノールマイミドとして、ジエスアルダー反応を促進するために使用されます。
深い共割溶媒と組み合わせて超音波活性化を使用して、大幅に減少した反応時間で良好な収率を提供する有益であることが判明しました。

超音波改善ダイルアルダー反応。
2020年、マルロらから適応したスキーム

DES と超音波処理を使用したディールアルダー反応の一般的な手順

超音波促進されたDiels-Alder反応は、反応容器に超音波プローブ(ソノトロード/ホーン)を挿入することによって行った。直径0.5cmの先端を有する超音波プローブを使用して、公称出力電力は70 Wであった。反応は5秒ONおよび20秒のOFFサイクルで超音波処理インパルスモードを適用して40°Cで行われた。超音波強化されたDiels-Alder反応は、サイレント条件(それぞれ、ソノケミカルおよびサイレント反応のための70分と24時間)の下でよりもはるかに短い時間で良好な収率を与えた。
超音波化学的に増強されたディールス・アルダー反応のエネルギー効率を評価するために、サイレントと超音波促進されたDiels-Alder反応に対するエネルギー消費量を比較した。計算は、サイレント反応のための35,094 kJ / gと超音波支援反応(70 Wの正味エネルギーの出力パワーを持つ超音波ホーン)のための28.4 kJ /gの消費を与えました。これは、ソノ化学的に駆動されたDiels-Alder反応のために節約されたエネルギーの99%をもたらします。これらの観察はすべて、深いユーテク溶媒(DES)と超音波照射の併用が、Diels-Alder反応のような重要な合成プロセスのための効率的で省エネ方法論であることを強く示唆している。(マルロら、2020年)

超音波処理と組み合わせた様々な深いユーテクティック溶媒の効果

超音波促進されたディールス-アルダー反応のための最良の結果は、深い優生溶媒[ChCl]:[Fru]と[TBACl]:[EG]が溶媒として使用されたときに達成されました。[ChCl]:と [TBACl]:[EG]を溶媒として使用すると、反応時間の大幅な短縮と収量の大幅な改善を可能にしました([TBACl]:[EG]73%と87%、サイレントおよびソノ化学的条件下で[ChCl[Fru]23と75%)。
場合によっては、[TBPCl]:[EG]、[ChCl]:[Gly]、および[AcChCl]:[EG]が溶媒として使用されている場合、収率はサイレント条件下で得られるものと同等ですが、化学プロセスの速度は超音波処理によって依然として大幅に改善されます。
超音波処理は、これらの条件がより多くのイネエンセキャビテーション効果の生成を容易にするので、イオン液体(ILs)のような低蒸気圧および粘性溶媒と非常によく働く。深い好酸溶媒はイオン液体と同様の物理的性質を有するので、それらは超音波と共に好適に使用することができる。深いユーテクの溶媒(DES)と超音波処理の組み合わせの相互作用は、Diels-Alder反応のエネルギッシュな需要を大幅に減少させます。24時間から70分までの反応時間の減少は、非常に良好な収率を与えながら観察することができる。プロセス効率に関しては、これは深いユーセクティック溶媒(DES)と超音波の組み合わせ使用は、静かな条件下よりも10倍高い材料の量を処理することを可能にすることを意味します。(マルロら、2020年)

オキサビ環アルケネスの超音波ダイルアルダー反応

Weiたちは、超音波処理がジメチルアセチレンジカルボンシル酸塩(DMAD)およびジメチルマレイン酸などの反応性ジエノフィルを有する置換されたフランのDiels-Alder反応を良好な収率で促進することを示した。良好な収率でDMADの家具付き機能性オキサビ環状アルケンを有する2-ビニル性フランのレジオ特異性フラノ・ディールス・アルダーシクロ付加の超音波促進反応。

ソノ化学的に改善されたシクロ付加反応

Bravoたちは、イミダゾリウム系イオン性液体中のシクロペンタジエンまたは1,3-シクロヘキサジエンとカルボニルジエノフィルを含む一連のソノケミカルシクロ付加を反応媒体として説明した。彼らは、超音波が効果的に対応するサイレント反応と比較したときに、より高い収率および/または減少反応時間をもたらすこれらのサイクロ付加反応を改善することを実証した。例えば、単純なα、β−不飽和ジエノール(例えば、メチルビニルケトンまたはアコロリンなど)については、超音波活性化の効果は明白である。例えば、メチルビニルケトンは、軽度の超音波処理の1時間以内に89%の収率を上昇させ、サイレント反応は同じ反応時間内にわずか52%を与えた。

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